JPWO2017188342A1 - 弾性波素子および通信装置 - Google Patents

Abstract

ロスを抑制できる弾性波素子を提供する。互いに異なる電位に接続され、互いに間隔を開けて配置された第１電極指３２ａと第２電極指３２ｂを備えるＩＤＴ電極３において、第１電極指３２ａは、第１先端部３４ａを備え、第１電極指３２ａおよび第２電極指３２ｂのいずれか一方は、弾性波伝搬方向沿って延びる第１先端部３４ａと重なる先端領域において、第１電極指３２ａと第２電極指３２ｂとが伸びる方向における単位長さあたりに対する電極体積が電極指の交差する中央領域に比べて大きい増加部Ｓｈを備える、弾性波素子１である。

Description

本発明は、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）を用いた弾性波素子および通信装置に関する。

弾性波素子として、圧電基板の主面上に設けられたＩＤＴ（InterDigital Transducer）電極を有するものが知られている。このような弾性波素子は、例えば、分波器の送信フィルタ、受信フィルタなどに利用されている。

ＩＤＴ電極は、例えば、対向する一対のバスバーと、それぞれのバスバーから他方のバスバー側へ交互に延出された複数の電極指と、この電極指の延伸方向に他方のバスバーから延出したダミー電極と、を備えている。

国際公開番号２００６／１０９５９１号には、電極指の先端とダミー電極とのギャップ近傍における電極指幅を広げることで共振特性を向上させる例が開示されている。

このようなＩＤＴ電極を用いる弾性波素子において、さらなる共振特性の向上が求められている。具体的には、共振特性の中でも、損失の少ない弾性波素子の提供が求められている。

本開示は、かかる事情に鑑みて案出されたものであり、その目的は、損失の少ない弾性波素子およびそれを用いた通信装置を提供することにある。

本開示の一態様としての弾性波素子は、圧電基板と、前記圧電基板の上面に配置されたＩＤＴ電極と、を備える。そして、前記ＩＤＴ電極は、第１バスバーおよび第２バスバーと、第１電極指および第２電極指と、第１ダミー電極および第２ダミー電極とを備える。第１バスバーおよび第２バスバーは、互いに異なる電位に接続され、互いに間隔を開けて配置されている。第１電極指は、前記第１バスバーに接続され、前記第２バスバー側に延びる。第２電極指は、前記第２バスバーに接続され、前記第１バスバー側に延びる。そして第１電極指と第２電極指とは、弾性波伝搬方向に沿って隣り合うように配置されている。第１ダミー電極は、前記第１バスバーに接続され、前記第２電極指と第２ギャップを介して対向する。第２ダミー電極は、前記第２バスバーに接続され、前記第１電極指と第１ギャップを介して対向する。そして、弾性波伝搬方向に沿って延びる３つの領域を仮定する。３つの領域とは、前記第１電極指と前記第２電極指とが交差する部分を含む中央領域と、前記中央領域の両側に位置する、前記中央領域よりも前記第１バスバー側に位置する第１端部領域と、前記中央領域よりも前記第２バスバー側に位置する第２端部領域と、である。ここで、前記第１電極指は、前記第２端部領域に位置する第１先端部を有する。そして、前記第１電極指および前記第２電極指のいずれか一方は、弾性波伝搬方向沿って延びる前記第１先端部と重なる先端領域において、前記第１電極指と前記第２電極指とが伸びる方向における単位長さあたりに対する電極体積が前記中央領域に比べて大きい増加部を備える。

本開示の一態様に係る通信装置は、第１通過帯域を有する第１フィルタと、前記第１通過帯域とは異なる第２通過帯域を有する第２フィルタとを備え、前記第１フィルタまたは前記第２フィルタに用いられる弾性波フィルタには上述の弾性波素子を用いている。

上記の構成からなる弾性波素子およびそれを用いた通信装置は、電極指の先端近傍における振動分布を異ならせることで、電極指の先端とダミー電極との間から漏洩するバルク波を抑制することで、損失の少ないものとなる。

本開示の実施形態に係る弾性波素子の平面図である。 図１のII−II線における要部断面図である。 ＩＤＴ電極の要部拡大図である。 図３の要部斜視図である。 実施例および比較例の周波数特性を示す線図である。 実施例および比較例の要部拡大図である。 実施例および比較例の周波数特性を示す線図である。 実施例および比較例の周波数特性を示す線図である。 実施例および比較例の要部拡大図である。 実施例および比較例の周波数特性を示す線図である。 実施例および比較例の周波数特性を示す線図である。 変形例の弾性波素子の要部拡大断面図である。 本開示の通信装置の一例を示すブロック図である。

以下、本開示の実施形態に係る弾性波素子（以下、ＳＡＷ素子という）について図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。

また、変形例等において、既に説明された実施形態と共通または類似する構成について、既に説明された実施形態と共通の符号を用い、また、図示や説明を省略することがある。

＜実施形態＞
（ＳＡＷ素子の構成）
（基本構成）
図１は、本発明の実施形態に係るＳＡＷ素子１の基本構成を示す平面図である。図２は、図１のII−II線における要部断面図である。ＳＡＷ素子１は、弾性波としてＳＡＷを利用し、図１に示すように、圧電基板２、圧電基板２の上面２Ａに設けられた励振電極３（以下、ＩＤＴ電極３と記載する）を有している。ＩＤＴ電極３は、互いに対向する２本のバスバー３１と、各バスバー３１から他のバスバー３１側へ延びる複数の電極指３２と、それぞれの電極指３２に対向するダミー電極３３を有している。各電極指３２のうちダミー電極３３と対向する部分を先端部３４とする。

ここで、本実施形態では、一方の電極指３２の先端部３４から他方のバスバー３１までの間と、他方の電極指３２の先端部３４から一方のバスバー３１までの間との端部領域Ａ１，Ａ２における電極指３２，ダミー電極３３の形状を後述の構成とすることにより、損失の少ないＳＡＷ素子１を提供することができる。以下、各構成について詳述する。

圧電基板２は、ニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ₃）結晶またはタンタル酸リチウム（ＬＴ：ＬｉＴａＯ₃）結晶または水晶（ＳｉＯ₂）からなる圧電性を有する単結晶の基板によって構成されている。カット角は適宜なものとされてよい。例えば、ＬＴであれば、４２°±１０°Ｙ−Ｘカット，０°±１０°Ｙ−Ｘカットなどである。ＬＮであれば、１２８°±１０°Ｙ−Ｘカットまたは６４°±１０°Ｙ−Ｘカットなどである。

なお、以下では、主として圧電基板２がＬＴからなる３８°以上４８°以下Ｙ−Ｘカットである態様を例にとって説明するものとする。特に断りがない限り、後述するシミュレーション結果等は、ＬＴからなる３８°以上４８°以下Ｙ−Ｘカットのものである。

圧電基板２の平面形状および各種寸法は適宜に設定されてよい。一例として、圧電基板２の厚み（ｚ方向）は、平面方向全体に亘って一定であり、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下を例示できる。

圧電基板２の上面２ＡにはＩＤＴ電極３が配置されている。ＩＤＴ電極３は、図１に示すように、第１櫛歯電極３０ａおよび第２櫛歯電極３０ｂを有している。なお、以下の説明では、第１櫛歯電極３０ａおよび第２櫛歯電極３０ｂを単に櫛歯電極３０といい、これらを区別しないことがある。

櫛歯電極３０は、図１に示すように、互いに対向する２本のバスバー３１（第１バスバー３１ａ，第２バスバー３１ｂ）と、各バスバー３１から他のバスバー３１側へ延びる複数の電極指３２とを有している。そして、１対の櫛歯電極３０は、第１電極指３２ａと第２電極指３２ｂとが、ＳＡＷの伝搬方向に互いに噛み合うように（交差するように）配置されている。第１電極指３２ａは第１バスバー３１ａに電気的に接続されており、第２電極指３２ｂは第２バスバー３１ｂに電気的に接続されている。

ここで、第１バスバー３１ａと第２バスバー３１ｂとは異なる電位に接続されている。

また、櫛歯電極３０は、それぞれの電極指３２に対向するダミー電極３３を有している。第１ダミー電極３３ａは、第１バスバー３１ａから第２電極指３２ｂに向かって延びている。第２ダミー電極３３ｂは、第２バスバー３１ｂから第１電極指３２ａに向かって延びている。ここで、第２ダミー電極３３ｂと第１電極指３２ａとの間の隙間を第１ギャップＧｐ１とする。同様に、第１ダミー電極３３ａと第２電極指３２ｂとの間の隙間を第２ギャップＧｐ２とする。

バスバー３１は、例えば概ね一定の幅で直線状に延びる長尺状に形成されている。従って、バスバー３１の互いに対向する側の縁部は直線状である。複数の電極指３２は、例えば、概ね一定の幅で直線状に延びる長尺状に形成されており、ＳＡＷの伝搬方向に概ね一定の間隔で配列されている。

なお、バスバー３１の幅は一定でなくてもよい。バスバー３１の互いに対向する側（内側）の縁部が直線状であればよく、例えば内側の縁部を台形の底辺とするような形状であってもよい。

これ以降、第１バスバー３１ａおよび第２バスバー３１ｂを単にバスバー３１といい、第１と第２とを区別しないことがある。同様に、第１電極指３２ａおよび第２電極指３２ｂを単に電極指３２といい、第１ダミー電極３３ａおよび第２ダミー電極３３ｂを単にダミー電極３３といい、第１ギャップＧｐ１および第２ギャップＧｐ２を単にギャップＧｐといい、第１と第２とを区別しないことがある。

ＩＤＴ電極３を構成する一対の櫛歯電極３０の複数の電極指３２は、図面のｘ方向に繰り返し配列されるように並んでいる。より詳しくは、図２に示すように、第１電極指３２ａおよび第２電極指３２ｂは、圧電基板２の上面２Ａに間隔をあけて交互に繰り返し配置されている。

このように、ＩＤＴ電極３を構成する一対の櫛歯電極３０の複数の電極指３２は、ピッチＰｔ１となるように設定されている。ピッチＰｔ１は、複数の電極指３２の中心間の間隔（繰り返し間隔）であり、例えば共振させたい周波数でのＳＡＷの波長λの半波長と同等になるように設けられている。波長λ（すなわち２×Ｐｔ１）は、例えば１．５μｍ以上６μｍ以下である。ＩＤＴ電極３は、複数の電極指３２の殆どをピッチＰｔ１となるように配置することにより、複数の電極指３２が一定の繰り返し間隔で配置されるため、ＳＡＷを効率よく発生させることができる。

ここでピッチＰｔ１は、図２に示すように、ＳＡＷの伝搬方向において、第１電極指３２ａの中心から当該第１電極指３２ａに隣接する第２電極指３２ｂの中心までの間隔を指すものである。各電極指３２は、ＳＡＷの伝搬方向における幅ｗ１が、ＳＡＷ素子１に要求される電気特性等に応じて適宜に設定される。電極指３２の幅ｗ１は、例えばピッチＰｔ１に対して０．３倍以上０．７倍以下である。

図２は、電極指３２の交差領域の中央領域Ａｃ（例えば図３参照）における断面図である。中央領域Ａｃは、電極指３２の先端部３４を除き電極指３２が互いに交差する領域を指すものであり、交差部分の大部分を占めるものである。例えば、弾性波の伝搬方向と直交する方向において交差幅の８５％以上の幅を有していてもよい。ここで、各電極指３２の中央領域Ａｃにおける電極厚みをｓとする。また、各電極指３２のうち中央領域Ａｃに位置する部分を中央部３５とする。

この複数の電極指３２に直交する方向に伝搬するＳＡＷが発生する。従って、圧電基板２の結晶方位を考慮した上で、２本のバスバー３１は、ＳＡＷを伝搬させたい方向に交差する方向において互いに間隔を開けて対向するように配置される。複数の電極指３２は、ＳＡＷを伝搬させたい方向に対して直交する方向に延びるように形成される。なお、ＳＡＷの伝搬方向は複数の電極指３２の向き等によって特定されるが、本実施形態では、便宜的に、ＳＡＷの伝搬方向を基準として複数の電極指３２の向き等を説明することがある。

複数の電極指３２の長さ（バスバー３１から電極指３２の先端までの長さ）は、例えば概ね同じに設定される。なお、各電極指３２の長さを変えてもよく、例えば伝搬方向に進むにつれて長くしたり、短くなるようにしたりしてもよい。具体的には、各電極指３２の長さを伝搬方向に対して変化させることにより、アポダイズ型のＩＤＴ電極３を構成してもよい。この場合には、横モードのスプリアスを低減させたり、耐電力性を向上させたりすることができる。

ＩＤＴ電極３は、図２に示すように、例えば金属からなる導電層１５によって構成されている。この金属としては、例えばＡｌまたはＡｌを主成分とする合金（Ａｌ合金）が挙げられる。Ａｌ合金は、例えばＡｌ−Ｃｕ合金である。なお、ＩＤＴ電極３は、複数の金属層から構成されてもよい。ＩＤＴ電極３の各種寸法は、ＳＡＷ素子１に要求される電気特性等に応じて適宜に設定される。ＩＤＴ電極３の中央領域Ａｃにおける電極厚みｓ（ｚ方向）は、例えば、５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である。

ＩＤＴ電極３は、圧電基板２の上面２Ａに直接配置されていてもよいし、別の部材を介して圧電基板２の上面２Ａに配置されていてもよい。別の部材は、例えばＴｉ、Ｃｒあるいはこれらの合金等からなる。別の部材を介してＩＤＴ電極３を圧電基板２の上面２Ａに配置する場合は、別の部材の厚みはＩＤＴ電極３の電気特性に殆ど影響を与えない程度の厚み（例えば、Ｔｉの場合はＩＤＴ電極３の厚みの５％程度の厚み）に設定される。

ＩＤＴ電極３は、電圧が印加されると、圧電基板２の上面２Ａ付近においてｘ方向に伝搬するＳＡＷを励起する。励起されたＳＡＷは、電極指３２の非配置領域（隣接する電極指３２間の長尺状の領域）との境界において反射する。そして、電極指３２のピッチＰｔ１を半波長とする定在波が形成される。定在波は、当該定在波と同一周波数の電気信号に変換され、電極指３２によって取り出される。このようにして、ＳＡＷ素子１は、１ポートの共振子として機能する。

反射器４は、ＳＡＷの伝搬方向においてＩＤＴ電極３を挟むように配置されている。反射器４は、概ね格子状に形成されている。すなわち、反射器４は、ＳＡＷの伝搬方向に交差する方向において互いに対向する反射器バスバー４１と、これらバスバー４１間においてＳＡＷの伝搬方向に直交する方向に延びる複数の反射電極指４２とを有している。反射器バスバー４１は、例えば概ね一定の幅で直線状に延びる長尺状に形成されており、ＳＡＷの伝搬方向に平行に配置されている。

複数の反射電極指４２は、基本的には、ＩＤＴ電極３で励起されるＳＡＷを反射させるピッチに配置されている。反射電極指４２のピッチは、複数の反射電極指４２の中心間の間隔（繰り返し間隔）であり、ＩＤＴ電極３のピッチＰｔ１をＳＡＷの波長λの半波長に設定した場合には、ピッチＰｔ１と同じ程度に設定すればよい。

また、複数の反射電極指４２は、概ね一定の幅で直線状に延びる長尺状に形成されている。反射電極指４２の幅は、例えば電極指３２の幅ｗ１と概ね同等に設定することができる。反射器４は、例えば、ＩＤＴ電極３と同一の材料によって形成されるとともに、ＩＤＴ電極３と同等の厚みに形成されている。

保護層５は、図２に示すように、ＩＤＴ電極３および反射器４上を覆うように、圧電基板２上に設けられている。具体的には、保護層５は、ＩＤＴ電極３および反射器４の表面を覆うとともに、圧電基板２の上面２ＡのうちＩＤＴ電極３および反射器４から露出する部分を覆っている。保護層５の厚みは、例えば１ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。このような保護層５としてはＳｉＯｘ膜やＳｉＮｘ膜を用いることができる。

（端部領域Ａ１，Ａ２の構成）
ここで、端部領域Ａ１，Ａ２におけるＩＤＴ電極３の電極指３２とダミー電極３３との形状について詳述する。

図３に、ＩＤＴ電極３の要部拡大平面図を示す。また、図４に要部拡大斜視図を示す。図４において一方のバスバー３１のみ表示しており、他方のバスバー３１の記載を省略している。

ＩＤＴ電極３は、端部領域Ａ１，Ａ２において中央領域Ａｃに比べて、電極指が延びる方向（ｙ方向）における単位長さあたりの体積が異なる増加部Ｓｈを備える。この例では増加部Ｓｈは、厚みを厚くすることで実現している。図３において、膜厚が異なる部分の把握が容易となるように、中央部３５に比べて膜厚が大きい部分に斜線を付している。図３に示すように、端部領域Ａ１，Ａ２におけるＩＤＴ電極３の一部の厚みは、中央領域Ａｃにおける電極指３２の厚みよりも厚くなっている。

より具体的には、端部領域Ａ１，Ａ２において、ＳＡＷの伝搬方向に沿って電極指３２の先端部３４（第２端部領域Ａ２に位置する第１先端部３４ａ，第１端部領域Ａ１に位置する第２先端部３４ｂ）およびギャップＧｐ部分と重なる領域では、第１電極指３２ａと第２電極指３２ｂとで交互に厚みが厚い部分である増加部Ｓｈと通常の厚みの部分Ｓｎとが配置されている。特に、端部領域Ａ１，Ａ２において、ＳＡＷの伝搬方向に沿って電極指３２の先端部３４と重なる領域（以後、先端領域Ａｅという）で、第１電極指３２ａと第２電極指３２ｂとで交互に増加部Ｓｈと通常の厚みの部分Ｓｎとが位置する。この構成を構成１とする。先端領域Ａｅは端部領域Ａ１に位置する第２先端領域Ａｅ２と、端部領域Ａ２に位置する第１先端領域Ａｅ１とがある。この例では、ダミー電極３３と電極指３２の先端部３４とバスバー３１とを増加部Ｓｈとし、残る部分を部分Ｓｎとした。

さらに、この例では、端部領域Ａ１，Ａ２において、ＳＡＷの伝搬方向に沿って延びる、ギャップＧｐおよびダミー電極３３と重なる領域では、少なくともダミー電極３３と電極指３２との一方の一部に、増加部Ｓｈを備える。この構成を構成２とする。ＳＡＷ素子１においては、ダミー電極３３を増加部Ｓｈとし、電極指３２のうちダミー電極３３とＳＡＷの伝搬方向に沿って重なる部分は部分Ｓｎとしている。

このような構成とすることで、ＳＡＷ素子１はロスの発生を抑制することができる。

次に本構成による効果を検証する。図５に、実施例１、比較例１，２の周波数特性をＦＥＭ法（有限要素法）によりシミュレーションした結果を示す。実施例１は、図３，４に示すＩＤＴ電極３を備えるＳＡＷ素子１をモデル化したものである。比較例１は、端部領域Ａ１，Ａ２と中央領域Ａｃとで膜厚が一様であるＩＤＴ電極を備えるＳＡＷ素子をモデル化した。すなわち、比較例１は構成１，構成２ともに備えていない。

比較例２は、端部領域Ａ１，Ａ２の位置にある電極指３２，ダミー電極３３の全てが増加部ＳｈとなっているＩＤＴ電極を備えるＳＡＷ素子をモデル化した。すなわち、比較例２は（構成２は備えるが）構成１を備えていない。

図５には、シミュレーション結果と合わせて各モデルの構成を示す図も記載している。

比較例のモデルのＳＡＷ素子の基本構成は下記の通りである。

圧電基板材料：４２°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃
圧電基板厚み：∞（通常ＬＴ基板を想定）
電極指材料 ：Ａｌ
電極指厚み ：１２１ｎｍ（部分Ｓｎの厚み）
電極指本数 ：無限本数（周期境界条件）
電極指ピッチ：０．７７μｍ
電極指幅 ：０．３８５μｍ
交差幅 ：３０．８μｍ
ギャップ長 ：０．３μｍ
ダミー電極長：３．０８μｍ
なお、上述の基本構成において、一般的なＳＡＷ素子に比べ、若干ギャップ長を長くしている。これに対して、実施例１においては、図３に示す構成とし、増加部Ｓｈの厚みを部分Ｓｎの厚みに対して１５％厚くし、電極指３２のうち先端部３４の占める幅（ｙ方向における長さ）を３．２５％（1μｍ）としてシミュレーションを行なった。比較例２の増加部Ｓｈの厚みも同様とした。このシミュレーションの結果を図５に示す。

以後、図面において、比較例１、比較例２・・・をＲＥＦ１，ＲＥＦ２，・・・とし、実施例１、実施例２・・・をＥＸ１，ＥＸ２・・・とすることがある。

図５において、横軸は正規化周波数（無次元量）を、縦軸は左軸がインピーダンスの実数部（単位：Ｏｈｍ）を、右軸がインピーダンスの位相（ｄｅｇ）をそれぞれ示す。また、図５中において、周波数に対するインピーダンスの実数部の特性を示す線を破線で示し、周波数に対する位相の特性を示す線を実線で示している。

インピーダンスの実数部は大きくなるほどロスが大きく、インピーダンスの位相は＋９０°、−９０°から乖離していくほどロスが大きくなることを示す。ここで、正規化周波数とは、周波数に電極指のピッチを掛け、適当な速度（ここではＳＳＢＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｋｉｍｍｉｎｇ Ｂｕｌｋ Ｗａｖｅの音速）で割ったものである。

比較例１は、共振周波数の高周波数側においてロスが発生していることが確認された。これは、適用する周波数が例えば２．３ＧＨｚというような高周波数の場合にギャップ長を十分にとれないときに特に顕著となるが、正規化周波数でも傾向が確認されていることから、高周波数帯に限定されることなく生じうる現象と推察される。

比較例２は、共振周波数の高周波数側においてはロスを比較的抑制していることを確認できるが、共振周波数の低周波数側ではロスが増大していることを確認できる。

これに対して、実施例１のＳＡＷ素子１の場合には、比較例１で確認されていた共振周波数の高周波数側におけるロスの発生を抑制することができることを確認した。さらに、実施例１のＳＡＷ素子１は、共振周波数よりも低周波数側のロスの発生を抑制することを確認した。

すなわち、実施例１のＳＡＷ素子１は、構成１および構成２を備えることにより、共振周波数近傍のロスを抑制することができることを確認した。

このメカニズムについて、圧電基板２の厚み方向へのバルク波の漏洩分布（振動分布）をシミュレーションした結果に基づき考察する。

ＩＤＴ電極直下の振動分布をシミュレーションした結果、共振周波数よりも高周波数の周波数帯では、ＳＡＷの伝搬方向からみて先端部３４と重なる領域に増加部Ｓｈを設けることでバルク波の漏洩を抑制できることを確認した。

その一方で、同じ構成であっても、共振周波数よりも低周波の周波数帯においては、増加部Ｓｈにより先端部３４から圧電基板２の下面２Ｂ側に向けて斜め下方向に漏洩するバルク波が増加することが分かった。すなわち、共振周波数よりも低周波の周波数帯においては、増加部Ｓｈにより先端部３４からギャップＧｐを超えてダミー電極３３側方向に向けて漏洩するバルク波が増加することが分かった。そこで、ＳＡＷの伝搬方向に沿ってみたときに、漏洩の起点となっている先端部３４と重なる領域においては、全てを増加部Ｓｈとするのではなく、増加部Ｓｈを電極指３２に交互に設けると、共振周波数より低周波数側のバルク波の漏洩を低減できることを確認した。すなわち、構成１を備えることで、共振周波数の高周波数側および低周波数側の両側においてロスを抑制できることを確認した。

ここで、電極指３２において中央部３５は、励振するＳＡＷの特性を定める部分であり、電極指３２の大部分を占めるものである。このため、電極指３２の先端部３４は、中央部３５に比べｙ方向に延びる長さは短く、例えば５％以下とする。さらに、増加部Ｓｈの厚みは、部分Ｓｎの厚みに比べて厚ければよいが、具体的には部分Ｓｎの厚みよりも１．０５倍〜１．５倍の範囲で設定すればよい。１．０５倍よりも小さい厚みになると共振周波数の高周波数側においてロスが大きくなる。一方で、１．６倍を超える厚みとすると、共振周波数よりも低周波数側においてロスが大きくなる傾向がある。なお、増加部Ｓｈの厚みを、部分Ｓｎの厚みの１．４５倍（４５％増加）としたときには共振周波数の高周波数側も低周波数側もロスを抑制していることを確認した。以上より増加部Ｓｈの厚みを部分Ｓｎの厚みに対して１．０５〜１．５倍としてもよい。より好ましくは１．１〜１．５倍としてもよい。

このような増加部Ｓｈは、単に導体層１５の厚みを厚くして構成してもよいし、積層構造により構成してもよい。

＜先端領域Ａｅにおける増加部Ｓｈによる効果検証＞
次に、上述の共振周波数近傍のロスを抑制する構成について検証する。まず、先端領域Ａｅにおいて増加部Ｓｈを設けることの効果を検証するために、図６に示す４つのモデルについてシミュレーションを行なった。すなわち、比較例１と、比較例３と、実施例２と実施例３とのモデルを作成してシミュレーションを行なった。比較例３は、ギャップに重なる部分のみ膜厚を厚くしたＳＡＷ素子をモデル化した。実施例２は、先端部３４は通常の厚みとし、ギャップと先端部３４に重なる部分までの膜厚を厚くしたＳＡＷ素子をモデル化した。実施例３として、先端部３４のみ膜厚を厚くしたＳＡＷ素子をモデル化した。なお、図６において、図３と同様に、厚みの厚い部分に斜線を付している。

その結果を図７に示す。図７において、横軸は、規格化周波数であり、縦軸は、インピーダンスの実数部と、位相とを示している。図７からも明らかなように、先端領域Ａｅに膜厚の厚い部分（増加部Ｓｈ）を有さない比較例１、比較例３は共振周波数の高周波側でロスが発生している。これに対して、ＳＡＷの伝搬方向から見て、先端部３４と重なる部分まで電極厚みを厚くした実施例２や、先端部３４のみの電極厚みを厚くした実施例３は、共振周波数の高周波側でロスを抑制できていることが確認できた。特に実施例２の比較例３との構成の違いは、ＳＡＷの伝搬方向から見たときの先端部３４と重なる部分の膜厚を厚くした点のみである。このことからも、先端領域Ａｅにおいて増加部Ｓｈを設けることが重要であることを確認できる。

また、実施例２、３のいずれも、共振周波数の高周波側でロスを抑制できていることから、増加部Ｓｈは先端部３４に設けることが必須ではなく、ＳＡＷの伝搬方向において、先端部３４と重なる部分で設けることで効果を奏することを確認した。また、実施例２、３を比べると、実施例２の方が共振周波数よりも低周波数側のロスの抑制効果が高いことが確認できる。このことから、先端領域Ａｅにおいて、どちらか一方の電極指において増加部Ｓｈを設けるとともに、ギャップと重なる領域においても増加部Ｓｈを設けてもよいことを確認した。

＜構成２による効果検証＞
次に、構成２について効果を検証するためにシミュレーションを行なった。具体的には、実施例１と実施例３と実施例４とのＳＡＷ素子についてモデルを作成してシミュレーションを行なった。実施例４は、ダミー電極３３と先端部３４と、電極指３２のうちＳＡＷの伝搬方向から見てギャップＧｐに重なる部分の厚みを厚くしたものである。すなわち、実施例１と４とが構成２を備え、実施例３は構成２を備えていない。さらに言い換えると、実施例４は、実施例１の構成において、比較例３で増加部Ｓｈとなっている部位に対応する部位も追加で増加部Ｓｈとした構成である。

その結果を図８に示す。図８において、横軸は、規格化周波数であり、縦軸は、インピーダンスの実数部と、位相とを示している。図８からも明らかなように、構成２を備えない実施例３に比べ、構成２を備える実施例１，４は、先端部３４に加えダミー電極３３の厚みを厚くすることで、共振周波数の高周波数側のロスをさらに抑制するとともに、共振周波数の低周波数側のロスを低減できることが分かった。また、実施例１と実施例４とを比較すると、ＳＡＷの伝搬方向に沿ってギャップＧｐと重なる部分の厚みを厚くすることで、さらに共振周波数の低周波数側のロスを抑制することできることを確認した。

このことから、共振周波数の低周波数側におけるロスを抑制するためには、端部領域においてダミー電極３３および電極指３２の少なくとも一方において増加部Ｓｈを備えればよいことが分かった。

＜構成１による効果検証＞
次に、構成１による効果を検証するためにシミュレーションを行なった。具体的には、比較例１、比較例２、実施例１、実施例５、６のＳＡＷ素子についてモデルを作成してシミュレーションを行なった。これらのＳＡＷ素子の構成を図９に示す。図９において、図３と同様に、電極厚みが厚い部分に斜線を付している。図９に示すように、実施例５は、電極指３２の根本部分（バスバー側）の厚みを端部領域で厚くし、かつダミー電極３３の厚みを厚くしたものである。言い換えると、端部領域のうち先端部３４のみ、厚みを中央部３５と同じにし、それ以外を増加部Ｓｈとしている。すなわち、実施例５は、比較例２に対して、先端部３４の厚みを中央部３５の厚みを同じにして、構成１を実現するようにしたものである。また、実施例６は、電極指のバスバー側の根本部分の厚みを端部領域で厚くし、ダミー電極３３の厚みは中央部分３５と同じ厚みとしたものである。

いずれの実施例も共振周波数近傍のロスを抑制できることを確認した。このことから、先端領域Ａｅにおいて増加部Ｓｈとする場所は、ギャップＧｐを介して対向する先端部３４とダミー電極３３とに限定されないことを確認できた。

次に、実施例５と比較例２とを比較すると、構成１を実現することで、共振周波数よりも低周波数側のロスを抑制できることを確認できる。これにより、構成１の重要性が確認できた。さらに、実施例１と実施例６とを比較すると、実施例６において、より共振周波数よりも低周波数側のロスが抑制されている。このことから、ＳＡＷの伝播方向においてギャップＧｐに重なる部分で厚みを増す構成とすることで、共振周波数の低周波数側におけるロスをさらに抑制できることを確認した。また、実施例５，６共に共振周波数よりも低周波数側のロスを抑制できていることから、構成２については、ＳＡＷの伝搬方向から見たときに、ダミー電極３５と重なる領域において、ダミー電極３３と電極指３２とで増加部Ｓｈを設ける部位を交互としなくてもロスを抑制できることを確認した。すなわち、この領域においては、ダミー電極３３と電極指３２との双方を増加部Ｓｈを設けても、共振周波数よりも低周波数側のロスを抑制できることが分かった。

＜増加部Ｓｈの変形例＞
なお、上述の例では、増加部Ｓｈは、厚みを厚くすることで実現したが、幅を拡幅することで実現してもよいし、それらを組み合わせて実現してもよい。

実施例７として、実施例６において厚みを厚くした部分の厚みを中央部分と同じにして、かつ電極指幅を２０％拡幅したモデルについて、実施例８として、５０％拡幅したモデルについてそれぞれシミュレーションを行なった。その結果を図１１に示す。厚みを厚くする場合に比べて効果は小さいが、拡幅することで、共振周波数近傍におけるロスを低減できていることを確認した。また、拡幅する幅を大きくすると共振周波数よりも高周波数側のロス抑制効果が低減することを確認した。

＜その他の変形例＞
上述の例では、端部領域Ａ１，Ａ２の両方に増加部Ｓｈを設けた場合について説明したが、どちらか一方のみに設けてもよい。

また、上述の例では、圧電基板は充分に厚い場合について説明したが、その下面に支持基板を貼り合せてもよい。

図１２に、ＳＡＷ素子１の変形例の断面図を示す。図１２において、圧電基板２の下面２Ｂには、支持基板７が貼り合わされている。すなわち、本例では圧電基板２と支持基板７との貼り合せ基板で素子基板を構成している。

このような場合には、圧電基板２の厚みを、例えば０．２μｍ〜３０μｍとしてもよい。

支持基板７は、例えば、圧電基板２の材料よりも熱膨張係数が小さい材料によって形成されている。これによって、ＳＡＷ素子１の電気特性の温度変化を補償することができる。このような材料としては、例えば、シリコン等の半導体、サファイア等の単結晶および酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックを挙げることができる。なお、支持基板７は、互いに異なる材料からなる複数の層が積層されて構成されていてもよい。

支持基板７の厚みは、例えば、支持基板７の平面方向全体に亘って一定であり、その大きさは、ＳＡＷ素子１に要求される仕様等に応じて適宜に設定されてよい。ただし、支持基板７の厚みは、温度補償が好適に行われたり、圧電基板２の強度を補強したりできるように、圧電基板２の厚みよりも厚くされる。一例として、支持基板７の厚みは１００μｍ以上３００μｍ以下である。支持基板７の平面形状および各種寸法は、例えば、圧電基板２と同等である。

圧電基板２および支持基板７は、例えば、不図示の接着層を介して互いに貼り合わされている。接着層の材料は、有機材料であってもよいし、無機材料であってもよい。有機材料としては、例えば、熱硬化性樹脂等の樹脂が挙げられる。無機材料としては、例えば、ＳｉＯ₂が挙げられる。また、圧電基板２および支持基板７は、接着面をプラズマなどで活性化処理した後に接着層無しに貼り合わせる、いわゆる直接接合によって貼り合わされていても良い。さらに、圧電基板２と支持基板７との間に音響反射膜として音速の早い層と遅い層とが順次積層されていてもよい。

このような、素子基板を用いたＳＡＷ素子においては、増加部Ｓｈにより、ロスに加え共振周波数近傍のスプリアスを抑制することができる。

なお、上述の例では、ギャップ長を電極指ピッチの０．２倍とした場合についてシミュレーションを行なった。これは、ギャップ長が電極指ピッチの略０．２倍となると、先端部３４からの基板厚み方向へのバルク波の漏洩が無視できなくなり、共振周波数の高周波数側でのロスが顕著となるからである。このため、ギャップ長を電極指ピッチの０．２倍以上としたときに、特に増加部Ｓｈを設けるとよい。

＜通信装置＞
次に、図１３を用いて、上述のＳＡＷ素子１を用いた通信装置１００について説明する。

図１３は、本開示の通信装置１００の要部を示すブロック図である。通信装置１００は、電波を利用した無線通信を行うものである。

通信装置１００は、第１端子１１０，第２端子１２０，第３端子１３０を備える。これらの端子は、第１端子１１０と第２端子１２０とで高周波信号を入出力し、第１端子１１０と第３端子１３０とで高周波信号を入出力できるように接続されている。

そして、第１端子１１０と第２端子１２０との間に第１フィルタ１５０が位置し、第１端子１１０と第３端子１３０との間に第２フィルタ１６０が位置している。なお、第１フィルタ１５０および第２フィルタ１６０の少なくとも一方はＳＡＷ素子を用いた弾性波フィルタである。弾性波フィルタとしては、ラダー型フィルタ、多重モード型フィルタ等を例示できる。そして、第１フィルタ１５０は第１通過帯域を有し、第２フィルタ１６０は、第１通過帯域とは異なる第２通過帯域を有する。

例えば、第１端子１１０に不図示のアンテナを接続し、第２端子１２０に送信信号を入力し、第３端子１３０から受信信号を出力する場合には、第１フィルタ１５０は送信フィルタとして機能し、第２フィルタ１６０は受信フィルタとして機能し、通信装置１００は分波器として機能するものとなる。

このような第１フィルタ１５０や第２フィルタ１６０を構成する弾性波フィルタに上述のＳＡＷ素子１が用いられている。このような構成とすることで、損失の少ない通信装置を提供することができる。

なお、第１フィルタ１５０、第２フィルタ１６０の双方にＳＡＷ素子１を用いてもよいし、第１通過帯域と第２通過帯域のうち高い周波数帯のフィルタのみに用いてもよい。さらには、１つのフィルタ内に複数のＳＡＷ素子がある場合には、全てのＳＡＷ素子についてＳＡＷ素子１を用いてもよいし、一部のＳＡＷ素子について適用してもよい。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよく、また上述した実施形態は、適宜に組み合わされてよい。

１・・・弾性波装置
２・・・圧電基板
３・・・ＩＤＴ電極
３０・・櫛歯電極
３１・・バスバー
３２・・電極指
３３・・ダミー電極
３４・・先端部
７・・・支持基板
第１端部領域・・Ａ１
第２端部領域・・Ａ２
中央領域・・・・Ａｃ
先端領域・・・・Ａｅ
増加部・・・・・Ｓｈ

Claims (11)

1. 圧電基板と、前記圧電基板の上面に配置されたＩＤＴ電極と、を備え、
   前記ＩＤＴ電極は、
   互いに異なる電位に接続され、互いに間隔を開けて配置された第１バスバーおよび第２バスバーと、
   弾性波伝搬方向に沿って隣り合うように配置された、前記第１バスバーに接続され前記第２バスバー側に延びる第１電極指および前記第２バスバーに接続され前記第１バスバー側に延びる第２電極指と、
   前記第２バスバーに接続され、前記第１電極指と第１ギャップを介して対向する第２ダミー電極と、
   前記第１バスバーに接続され、前記第２電極指と第２ギャップを介して対向する第１ダミー電極と、を備え、
   弾性波伝搬方向に沿って延びる３つの領域であって、前記第１電極指と前記第２電極指とが交差する部分を含む中央領域と、前記中央領域の両側に位置する、前記中央領域よりも前記第１バスバー側に位置する第１端部領域と、前記中央領域よりも前記第２バスバー側に位置する第２端部領域と、を仮定し、
   前記第１電極指は、前記第２端部領域に位置する第１先端部を有し、
   前記第１電極指および前記第２電極指のいずれか一方は、
   弾性波伝搬方向に沿って延びる前記第１先端部と重なる先端領域において、前記第１電極指と前記第２電極指とが伸びる方向における単位長さあたりに対する電極体積が前記中央領域に比べて大きい増加部を備える、弾性波素子。
2. 前記第１電極指および前記第２電極指のいずれか一方は、前記増加部において前記中央領域における厚みに比べて厚みが厚くなっている、請求項１に記載の弾性波素子。
3. 前記第１電極指および前記第２電極指のいずれか一方は、前記増加部において厚みが、前記中央領域における厚みに比べて１０％以上５０％以下の割合で厚くなっている、請求項２に記載の弾性波素子。
4. 前記第１電極指および前記第２電極指のいずれか一方は、前記増加部において前記中央領域における幅に比べて幅が広くなっている、請求項１に記載の弾性波素子。
5. 前記第２電極指のうち前記弾性波伝搬方向からみて前記第２ダミー電極と重なる領域に位置する部分と、前記第２ダミー電極との少なくとも一方は、前記増加部となっている、請求項１乃至４のいずれかに記載の弾性波素子。
6. 前記第２ダミー電極および前記第１先端部が増加部となっている、請求項１乃至５のいずれかに記載の弾性波素子。
7. 前記第２電極指は、前記第２端部領域において増加部となっている、請求項１乃至５のいずれかに記載の弾性波素子。
8. 前記第１ギャップは、弾性波伝搬方向と直交する方向において、前記第１電極指と前記第２電極指との幅の中心間隔の０．２倍以上である、請求項１乃至７のいずれかに記載の弾性波素子。
9. 前記第２電極指は、前記第１端部領域に位置する第２先端部を有し、
   前記第１電極指および前記第２電極指のいずれか一方は、
   弾性波伝搬方向沿って延びる前記第２先端部と重なる第２先端領域において、前記増加部を備える、請求項１乃至８のいずれかに記載の弾性波素子。
10. 前記圧電基板の下面には、前記圧電基板よりも線膨張係数の小さい材料からなる支持基板が配置されている、請求項１乃至９のいずれかに記載の弾性波素子。
11. 第１通過帯域を有する第１フィルタと、前記第１通過帯域とは異なる第２通過帯域を有する第２フィルタとを備え、前記第１フィルタまたは前記第２フィルタに用いられる弾性波フィルタには請求項１乃至１０のいずれかに記載の弾性波素子を用いている、通信装置。